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同源定向修復(fù)（HDR）是基因編輯中的一種關(guān)鍵機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)DNA雙鏈斷裂后的精確修復(fù)。然而，當(dāng)前設(shè)計和化學(xué)修飾的ssDNA捐贈者在提高HDR效率方面表現(xiàn)仍不理想。盡管一些小分子和重組蛋白已被用于增強(qiáng)HDR效率，但如何進(jìn)一步優(yōu)化ssDNA捐贈者以提高基因編輯的精度和效率，仍然是一個亟待解決的問題。

本研究中，研究團(tuán)隊(duì)聚焦于DNA修復(fù)相關(guān)蛋白質(zhì)的ssDNA結(jié)合序列，特別是RAD51蛋白。RAD51是參與DNA修復(fù)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)之一，其對ssDNA的結(jié)合能力對HDR過程至關(guān)重要。研究人員通過篩選偏向ssDNA的RAD51結(jié)合序列，將這些序列工程化，整合到ssDNA捐贈者中，形成了HDR增強(qiáng)模塊。

這些模塊化的ssDNA捐贈者展示出對RAD51的增強(qiáng)親和力。當(dāng)這些捐贈者與Cas9、nCas9和Cas12a等基因編輯工具結(jié)合使用時，在多個基因組位點(diǎn)和細(xì)胞類型中，HDR效率得到了顯著提高。研究還將這些模塊化ssDNA捐贈者與非同源末端連接（NHEJ）抑制劑或HDRobust策略結(jié)合使用，HDR效率最高可達(dá)到90.03%（中位數(shù)為74.81%）。

圖源：Nat Commun（2024），DOI: 10.1038/s41467-024-50788-x

研究發(fā)現(xiàn)，整合RAD51優(yōu)選序列的模塊化ssDNA捐贈者顯著提高了HDR效率。這一方法不依賴于化學(xué)修飾，提供了一種更加簡潔而有效的策略，來提升ssDNA捐贈者在精準(zhǔn)基因編輯中的表現(xiàn)。

此外，這些增強(qiáng)模塊還顯示了廣泛的適用性，能夠在不同的細(xì)胞類型和基因組位點(diǎn)中有效發(fā)揮作用，進(jìn)一步證明了其在基因編輯中的巨大潛力。

這一研究為精準(zhǔn)基因編輯領(lǐng)域帶來了重要的進(jìn)展，通過優(yōu)化ssDNA捐贈者，顯著提升了HDR的效率。這種新策略不僅簡化了基因編輯過程，還提供了更高效、更安全的基因修復(fù)方法，特別是在治療遺傳性疾病和開發(fā)新型基因療法方面，具有廣泛的應(yīng)用前景。

未來的研究可能會進(jìn)一步優(yōu)化這些HDR增強(qiáng)模塊，探索其在更多基因編輯工具和生物系統(tǒng)中的應(yīng)用。同時，這一研究成果也為開發(fā)新的基因編輯技術(shù)和治療方法提供了寶貴的基礎(chǔ)和思路。

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